ГЛИКОЗИДИ: ОБРАЗУВАНЕ, ФУНКЦИЯ И ВИДОВЕ / ГРУПИ - БИОЛОГИЯ - 2025

На гликозиди са метаболити нежелани растения, които са свързани с моно- или олигозахариди чрез гликозидни връзки, които са метаболити е гликозилиран. Те принадлежат към химичното семейство на гликозидите, които включват всички химични съединения, свързани със захарни остатъци.

В типичната структура на молекула гликозид се разпознават два региона: алгикон и гликон. Областта, съставена от захаридния остатък, се нарича гликон, а регионът, съответстващ на несахаридната молекула, е известен като част на агликона.

Структура на гликозид (Източник: Yikrazuul чрез Wikimedia Commons)

Обикновено терминът "глюкозид" се използва за обозначаване на факта, че глюкозните молекули се освобождават по време на хидролизата на тези съединения, обаче, членовете на едно и също семейство молекули имат остатъци от други видове захари като рамоноза, галактоза или маноза, наред с други.

Номенклатурата на гликозидите обикновено обозначава естеството на техния агликонов регион. Тези имена с завършек „-ina“ са запазени за азотни съединения, докато алкалоидите са наименувани с наставката „-ósido“.

Тези наставки често придружават корена на латинското име на ботаническия произход, където молекулите са описани за първи път и обикновено се добавя префиксът "глюко-".

Гликозидната връзка между частиците гликон и агликон може да възникне между два въглеродни атома (С-глюкозиди) или кислородни атоми (О-глюкозиди) могат да участват, от които ще зависи тяхната стабилност срещу химична или ензимна хидролиза.

Относителното изобилие на гликозиди в покритосеменните растения е много по-високо, отколкото при спортносеменните и е доказано, че по отношение на монокотите и дикотите, с някои изключения, няма голяма разлика в количеството и видовете намерени гликозиди.

Важно е да се подчертае голямото разнообразие и хетерогенност на тази група съединения, тъй като идентичността на всяко от тях ще зависи от частта на агликона, която е силно променлива.

обучение

Биосинтезата или образуването на гликозидни съединения (Peng, Peng, Kawagoe, Hogan, & Delmer, 2002) в растенията зависи от вида на разглеждания гликозид, а в растенията честотата на техния биосинтез често зависи от условията. на околната среда

Цианогенните гликозиди, например, се синтезират от прекурсори на аминокиселини, включително L-тирозин, L-валин, L-изолевцин и L-фенилаланин. Аминокиселините се хидроксилират, образувайки N-хидроксилни аминокиселини, които впоследствие се превръщат в алдоксими, които след това се трансформират в нитрили.

Нитрилите са хидроксилирани до образуване на α-хидроксинитрили, които могат да бъдат гликозилирани, за да образуват съответния цианогенен глюкозид. Два многофункционални цитохрома, известни като ензими Р450 и гликозилтрансфераза, участват в този биосинтетичен път.

В по-голямата си част биосинтетичните пътища на гликозидите включват участието на гликозилтрансфераза ензими, които са способни селективно да прехвърлят въглехидратни остатъци от междинно съединение, активирано от UDP молекула, към съответната част на агликона.

Прехвърлянето на активирани захари, като UDP-глюкоза, към акцепторна агликонова част спомага за стабилизирането, детоксикацията и разтварянето на метаболитите в последните етапи на вторичните пътища, произвеждащи вторични метаболити.

По този начин ензимите гликозилтрансфераза са отговорни за голямото разнообразие на гликозиди в растенията и затова са подробно проучени.

Съществуват някои in vitro методи за синтез за получаване на гликозидни производни от растения, които включват обратна хидролиза или системи за транс-гликозилиране на съединения.

функция

При растенията една от основните функции на флавоноидните гликозиди например е свързана със защита срещу ултравиолетова светлина, срещу насекоми и срещу гъби, вируси и бактерии. Те служат като антиоксиданти, аттрактанти за опрашване и регулатори на растителни хормони.

Други функции на флавоноидните гликозиди включват стимулиране на производството на възли от бактериални видове от рода Rhizobium. Те могат да участват в процесите на инхибиране на ензимите и като алелопатични агенти. По този начин те осигуряват и химическа защитна бариера срещу тревопасните.

Много гликозиди, когато са хидролизирани, генерират глюкозни остатъци, които могат да се използват от растенията като метаболитен субстрат за производството на енергия или дори за образуването на структурно важни съединения в клетките.

Антропоцентрично казано, функцията на тези съединения е много разнообразна, тъй като докато някои се използват в хранително-вкусовата промишленост, други се използват във фармацевтичната индустрия за проектиране на лекарства за лечение на хипертония, нарушения на кръвообращението, противоракови агенти и др.

Видове / групи

Класификацията на гликозидите може да се намери в литературата въз основа на несахаридните части (агликони) или на ботаническия произход на тези. По-долу е форма на класификация на базата на порцията агликон.

Основните групи гликозиди съответстват на сърдечните гликозиди, цианогенните гликозиди, глюкозинолатите, сапонините и антрахиноновите гликозиди. Някои флавоноиди също често се срещат като гликозиди.

Сърдечни гликозиди

Тези молекули обикновено се състоят от молекула (агликонова област), чиято структура е стероидна. Те присъстват в растенията от семейство Scrophulariaceae, по-специално в Digitalis purpurea, както и в семейството на Convallariaceae с Convallaria majalis като класически пример.

Този вид гликозид има отрицателен инхибиращ ефект върху помпите от натрий / калий АТФаза в клетъчните мембрани, които са особено изобилни в сърдечните клетки, така че поглъщането на растения с тези вторични съединения оказва пряко въздействие върху сърцето; оттук и името му.

Цианогенни гликозиди

Те са химически определени като α-хидрокси нитрилни гликозиди, които са получени от аминокиселинни съединения. Те присъстват при видове покритосеменни растения от семейство Rosaceae, по-специално при видове от род Prunus, както и в семейство Poaceae и други.

Определено е, че те са част от характерните токсични съединения на някои разновидности на Manihot esculenta, по-известни в Южна Америка като маниока, юка или маниока. По същия начин, те са в изобилие в семена от ябълки и в ядки като бадеми.

Хидролизата на тези вторични метаболити завършва с производството на циановодородна киселина. Когато хидролизата е ензимна, порциите гликон и агликон се разделят, като последните могат да бъдат класифицирани като алифатни или ароматни.

Гликоновата част на цианогенните гликозиди обикновено е D-глюкоза, въпреки че са наблюдавани също и гентобиоза, първивероза и други, свързани предимно от β-глюкозидни връзки.

Консумацията на растения с цианогенни гликозиди може да има отрицателни ефекти, включително смущения в използването на йод, което води до хипотиреоидизъм.

глюкозинолати

Основата на агликоновата му структура е изградена от съдържащи сяра аминокиселини, поради което те биха могли да бъдат наречени и тиогликозиди. Основното семейство растения, свързани с производството на глюкозинолати, е семейство Brassicaceae.

Сред негативните ефекти за организмите, които поглъщат тези растения, е чернодробната биоактивация на прокарциногени в околната среда, която е продукт на комплексно въздействие върху изоформите на цитохром Р450. Освен това, тези съединения могат да раздразнят кожата и да индуцират хипотиреоидизъм и подагра.

сапонини

Много от "сапунформиращите" съединения са гликозиди. Агликоновата част на гликозидните сапонини се състои от пентациклични тритерпеноиди или тетрациклични стероиди. Те са структурно разнородни, но имат общи функционални характеристики.

В своята структура те имат силно хидрофилни гликонови части и силно хидрофобни агликонови участъци, които осигуряват емулгиращи свойства, така че могат да се използват като детергенти.

Сапонините присъстват в широк кръг растителни семейства, сред които са видовете, принадлежащи към семейство Liliaceae, пример за вид Narthecium ossifragum.

Антрахинонови гликозиди

Те са по-рядко срещани в растителното царство в сравнение с другите споменати по-горе гликозиди. Те присъстват в Rumex crispus и видове от род Rheum. Ефектът от приема му съответства на преувеличена секреция на вода и електролити, придружена от перисталтика в дебелото черво.

Флавоноиди и про-антоцианини

Много флавоноиди и техните олигомери, про-антоцианини, се срещат като гликозиди. Тези пигменти са много разпространени в голяма част от растителното царство, с изключение на водорасли, гъбички и някои рога.

Те могат да съществуват в природата като С- или О-глюкозиди, в зависимост от естеството на гликозидната връзка, която възниква между гликоновите и алгиконовите региони, така че някои са по-устойчиви на химическа хидролиза от други.

Агликоновата структура на С-глюкозидните флавоноиди съответства на три пръстена с някаква фенолна група, която им осигурява характеристиката на антиоксиданти. Съединяването на захаридната група с агликоновата област се осъществява чрез въглерод-въглеродни връзки между аномерния въглерод на захарта и С6 или С8 въглерод от ароматното ядро ​​на флавоноида.

Препратки

1. Conn, EE (1979). Биосинтез на цианогенни гликозиди. Naturwissenschaften, 66, 28–34.
2. Forslund, K., Morant, M., Jørgensen, B., Olsen, CE, Asamizu, E., & Sato, S. (2004). Биосинтез на нитрилови глюкозиди родиоцианозид А и D и цианогенни глюкозиди Лотаустралин и Линамарин в Lotus japonicus. Растителна физиология, 135 (май), 71–84.
3. Markham, KR (1989). Методи в растителната биохимия. 6. Флавони, флавоноли и техните гликозиди (том 1). ACADEMIC PRESS LIMITED. Извлечено от www.dx.doi.org/10.1016/B978-0-12-461011-8.50012-3
4. Peng, L., Peng, L., Kawagoe, Y., Hogan, P., & Delmer, D. (2002). Ситостерол В-глюкозид като праймер за синтеза на целулоза в растенията. Наука, 295, 147-150.
5. Richman, A., Swanson, A., Humphrey, T., Chapman, R., Mcgarvey, B., Pocs, R., & Brandle, J. (2005). Функционалната геномия разкрива три глюкозилтрансферази, участващи в синтеза на основните сладки глюкозиди на Stevia rebaudiana. The Plant Journal, 41, 56–67.
6. Суейн, Т. (1963). Таксономия на химическите растения. Лондон: Academic Press.
7. van Rantwijk, F., Oosterom, MW, & Sheldon, RA (1999). Катализиран от гликозидаза синтез на алкил гликозиди. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic, 6, 511–532.
8. Vetter, J. (2000). Растителни цианогенни гликозиди. Токсикон, 38, 11–36.
9. Wolfenden, R., Lu, X., & Young, G. (1998). Спонтанна хидролиза на гликозидите. J. Am. Chem. Soc., 120, 6814-6815.